Biomembranen und Transportvorgänge

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1. Biomembranen und Transportvorgänge: a) Grundbausteine aller Biomembranen ● Membranlipide= Phospholipide Hydrophiler Kopf + hydrophobe Fettsäurereste ➜ Membranlipide lagern sich zu einer Lipiddoppelschicht zusammen Membranproteine O Integrale Proteine: schwimmen in der Membran und bilden einen hydrophilen Tunnel (selektive ,,Poren“ und „Kanäle") O Periphere Proteine: liegen in der Membran eingebettet und können als spezifische Rezeptoren bestimmte Botenmoleküle an sich binde, um im Zellinnern Folgereaktionen auszulösen ● Membrangebundene Kohlenhydrate= Glykokalyx Sind entweder an Membranproteine (Glykolipide) gebunden, auf der Außenseite der Zellmembran -> notwendig für die Ernennung der Zellen untereinander Lipiddoppelschicht Lipidmolekül Struktur integrales Protein 2 Modell einer Biomembran Lipid-Doppelschicht aus Phospholipiden Cholesterinmoleküle Transportproteine (integral) Membranproteine (integral) Rezeptorenproteine (peripher) Kohlenhydratkette an Glykoproteine und Glykolipiden Lipid mit Kohlenhydrat- kette peripheres Integrales Protein Protein mit Tunnel" hydrophil hydrophiler ,,Kopf" hydro- phob lipophiler „Schwanz" hydrophil Protein mit Kohlenhydrat- kette Ermöglichte Funktion Hydrophile Phospholipidteile vermitteln zum wässrigen Innen-und Außenmillieu Hydrophobe Fettsäurereste halten die beiden Phospholipidschichten zusammen und bilden eine Schranke fürs Wasser und hydrophile Moleküle Sorgen für die Beweglichkeit der Lipidschicht Bieten Transportmöglichkeiten für hydrophile Stoffe, selektive Transporte sind möglich Ermöglichen Verbindungen zu anderen Membranen Erkennen Signale und geben Informationen weiter Ermöglichen Zell-Zell-Erkennung und die Erkennung körperfremder Zellen bei der Immunabwehr b) Stofftransport durch Membranen: Diffusion: Bewegung von Teilchen entlang eines Konzentrationsgefälle bis zum Erreichen eines dynamischen Gleichgewichts aufgrund der thermischen Eigenbewegung. Die Diffusionsgeschwindigkeit ist abhängig von: O Temperatur O O Den diffundierenden Partikeln Osmose: Diffusion durch eine selektiv permeable (durchlässig) Membran Für Tierzellen ist die Homöostase (Konstanz) der osmotischen Verhältnisse extrem wichtig (isotonische Umgebung) Für Pflanzenzellen ist eine hypotonische Umgebung notwendig -> Turgur (Innendruck) Die Größe des Konzentrationsgefälle Endocytose 1. Passiver Stofftransport (ohne Energieaufwand): Einfache Diffusion: kleine unpolare...

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Moleküle (wie 02/ CO2/ N2) können die Membran direkt durchqueren Erleichterte Diffusion: O Kanalvermittelte Diffusion: nur bestimmte Moleküle bzw. lonen werden durch spezielle hydrophile Tunnelproteine durchgelassen (z. B. Wasser durch Aquaporine) O Carriervermittelte Diffusion: Carrier (Trägerproteine) nehmen das zu transportierende Molekül auf und geben es durch Änderung ihrer Raumstruktur auf der anderen Seite wieder ab (z. B. Glucose durch Glucose-Carrier) Cytoplasma 2. Aktiver Stofftransport (mit Energieaufwand, da Transport gegen das Konzentrationsgefälle): Primär aktiver Transport: Transport ist unmittelbar mit dem Verbrauch des Energieträgers ATP verknüpft (Bsp. Na+ - K+- Pumpe) Sekundär aktiver Transport: ATP ist nur indirekt beteiligt -> ein herbeigeführtes Konzentrationsgefälle wird als Energiequelle zum Transport eines anderen Stoffes benutzt Transportarten: Symport: Zwei verschiedene Moleküle in dieselbe Richtung (Na+-Glucose- Symport) Antiport: Zwei verschiedene Moleküle in entgegengesetzter Richtung (z. B. Cl- / HCO3-Austausche) Uniport: Ein Molekül in eine Richtung (z.B. Proteinpumpe) Endocytose: Aufnahme von Stoffportionen Pinocytose (,,Zelltrinken"): Aufnahme von flüssigen Stoffen in die Zelle ➜ Phagocytose („Zellfressen"): Aufnahme von fester Partikel/ Zellen in die Zelle 3. Transport großer Stoffportionen bzw. ganzer Zellen in Vesikel (alles aktiv): Exocytose: Ausschleusen von Stoffportionen (z. B. Drüsensekrete): Vesikel wandern zur Zellmembran -> verschmelzen von Zell-und Vesikelmembran ➜ Eine Zelle ist kein abgeschlossenes System. Es besteht ein ständiger Stoff-und Energiefluss zwischen einer Zelle und ihrer Umgebung Hetikulum Exocytose Cytoplasma hohe Konzentration Konzen- trations- gefälle niedrige Konzen- tration außen Lipid- doppel- schicht Cyto- plasma kleine Moleküle innen einfache Diffusion große Moleküle und lonen Kanal- vermittelte Diffusion Carrier- protein Carrier- vermittelte Diffusion erleichterte Diffusion passiver Transport 1 Schematische Darstellung der Transportmechanismen ATP ATP primär aktiver Transport Diffusion von H+ H+ Protonen- pumpe Saccharose Saccharose-H+- Cotransporter sekundär aktiver Transport

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